Desenvolvimento de tecnologias de conversão de biomassas e glicose em produtos de alto valor agregado

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Pereira, Sarah de Paiva Silva
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Agroquímica
• Palavras-chave em Português: Biomassa vegetal; Química vegetal; Solventes; Calixarenos; Organocatálise; Microondas; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA
• Link de acesso: https://locus.ufv.br/handle/123456789/33650; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2024.300

As preocupações com as mudanças climáticas globais bem como as previsões de esgotamento dos recursos fósseis trazem uma demanda urgente por novas tecnologias para produção de energia. Nesse contexto, as biorrefinarias, análogas às refinarias de petróleo que convertem os componentes de fontes renováveis, especialmente biomassa, em energia e produtos comercializáveis, substituindo o uso de combustíveis fósseis como matéria-prima na produção de energia e produtos químicos verdes surgem como uma alternativa. Assim, a biomassa lignocelulósica, composta principalmente por lignina, hemicelulose e celulose e oriunda, geralmente, de resíduos agrícolas e florestais, é um importante recurso e tem sido reconhecida como matéria-prima sustentável para esse fim. Neste trabalho, focamos no processo de conversão da serragem de bambu, do bagaço de cana e da glicose em produtos de alto valor agregado como a levoglucosana (LGA), o 2,3-diidrobenzofurano (DHB), e o 5-hidroximetilfural (HMF). No capítulo I foi avaliada a conversão do bagaço de cana em LGA pré-tratada com solvente eutético profundo (cloreto de colina ([Ch]Cl) e ácido lático (ac. Lat.)) assistida por IMO, seguida de pirólise rápida. Parâmetros de pré-tratamento como temperatura, tempo e razão entre os constituintes dos DES foram avaliados. Nas condições otimizadas [Ch]Cl/ac. Lat. (1:10), 10 minutos, 140 °C, IMO como fonte de aquecimento e potência de 300 W, foi obtido a conversão do bagaço de cana em LGA após pirólise rápida com 33,6% de rendimento. No capítulo II foi avaliada a conversão pirolítica da serragem de bambu pré-tratada com ácido p- sulfônico calix[4]areno (CX4SO3H) em LGA e a conversão pirolítica da serragem de pré tratada por lixiviação com água em DHB. Parâmetros como temperatura de pirólise, carga de catalisador, tempo, temperatura de pré-tratamento foram avaliados. Nas condições otimizadas: 23 °C, 90 minutos, 8% m/m CX4SO3H a LGA foi obtida com 31,2% de rendimento. Resultado 19,5 vezes superior ao obtido com a pirólise da serragem do bambu sem pré-tratamento, que foi de apenas 1,6%. Já o DHB foi obtido com 1,5% de rendimento nas condições otimizadas de pré-tratamento (40 °C, 120 minutos), aproximadamente o dobro do rendimento obtido a partir da pirólise da serragem de bambu sem pré-tratamento. No capítulo III, foi utilizado um consórcio catalítico entre o CX4SO3H e o cloreto de alumínio (AlCl3) para a conversão de glicose em HMF. Diferentes parâmetros reacionais foram avaliados, como concentração de glicose, tempo, temperatura, quantidade e tipo de catalisador. Nas condições otimizadas, utilizando DMSO como solvente, 70 mg mL-1 de glicose, 1 mol% de CX4SO3H e 10 mol% de AlCl3, a 130 °C e 10 minutos sob IMO, com potência máxima de 100 W, a glicose foi convertida em HMF com 58% de rendimento sendo quantificada por RMN de 1H. Pelos resultados obtidos as metodologias utilizadas se mostram promissoras, podendo ser utilizada em diversas biomassas. Palavras-chave: Solvente eutético profundo; Calixarenos; Organocatálise; Biomassa; Micro-ondas; Química verde.